Холодный синтез что это такое: Холодный синтез | это… Что такое Холодный синтез?

Эксперимент в Великобритании может преодолеть препятствие для термоядерного синтеза

• Пол Ринкон
• Редактор отдела науки, Би-би-си

26 мая 2021

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, UKAEA

Подпись к фото,

Новый дизайн охлаждения термоядерных реакторов обещает сделать их более доступными

Эксперты считают, что первые результаты эксперимента в Великобритании могут помочь устранить препятствия на пути к коммерческой энергетике, основанной на ядерном синтезе.

Исследователи полагают, что нашли способ удалить избыточное тепло, выделяемое в ходе реакций синтеза.

Избыточный нагрев материалов реактора может их попросту расплавить, что сильно ограничивает время его работы.

• Атомная энергетика: быть или не быть?

Новая система отвода тепла, чем-то напоминающая выхлопную систему автомобиля, позволит снизить температуру в десять раз.

Испытания проводились в рамках эксперимента по модернизации ядерного синтеза Mast (Mega Amp Spherical Tokamak) в Калэме в графстве Оксфордшир. Устройство стоимостью 55 млн фунтов было введено в эксплуатацию в октябре прошлого года после сборки, продолжавшейся семь лет.

Ядерный синтез — это попытка воспроизвести процессы, идущие в глубине Солнца и других звезд, на Земле

Неуловимый синтез

Главная задача сегодня — это получить на выходе реакции синтеза больше энергии, чем затрачивается на ее поддержание. Добиться этого пока не удается.

Ядерная энергия сегодня получается в процессе деления ядер тяжелых элементов, например урана или плутония, на более легкие. В процессе деления появляются новые, более легкие элементы и выделяются нейтроны, которые, как и осколки деления, обладают значительной кинетической энергией. В результате их столкновений с осколками и друг другом выделяется значительное количества тепла, которое мы и используем.

Реакция ядерного синтеза, наоборот, соединяет ядра легких элементов, например водорода, в одно более тяжелое. При этом выделяется огромное количество энергии, которую физики во всем мире пока безуспешно пытаются поймать и заставить работать.

Один из распространенных методов термоядерного синтеза — это реактор типа «токамак», в котором для управления заряженным газом — или плазмой — внутри контейнера, формой напоминающего пончик, используются мощные магнитные поля.

Автор фото, John Lawrence

Подпись к фото,

Так токамак выглядит изнутри

Установка термоядерного синтеза в настоящее время строится на юге Франции в рамках международного проекта под названием Iter. Профессор Иэн Чапман, исполнительный директор Управления по атомной энергии Соединенного Королевства (UKAEA), сказал, что он будет иметь решающее значение для демонстрации возможности внедрения термоядерной энергии в сеть.

Однако профессор указывает, что размер и стоимость Iter означают, что «если каждый раз, когда вы хотите построить термоядерный реактор, вы должны собирать такую сумму денег, — проникновение [термоядерной энергии] на рынок будет определяться экономикой, а не технологиями».

«Горячее Солнца»

Модернизация Mast — это одна из попыток сконструировать своего рода шаблон для более компактных и дешевых термоядерных реакторов. В нем используется инновационная конструкция — сферический токамак, — позволяющая втиснуть ядерное топливо в пространство высотой 4,4 метра и шириной 4 метра. Для сравнения, защитный сосуд, который Iter будет использовать для управления реакциями термоядерного синтеза, имеет высоту 11,4 м и ширину 19,4 м.

У столь скромного размера камеры Mast есть и обратная сторона: «Вы создаете что-то более горячее, чем Солнце … в меньшем объеме. Вывести оттуда тепло — большая проблема», — говорит профессор Чапман.

• Ручное солнце. Когда термоядерные реакторы станут реальностью

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Внутри токамака плазма достигает температуры 100 миллионов градусов. Без системы охлаждения, способной справиться с такими температурами, материалы в конструкции пришлось бы регулярно заменять, что сказалось бы на времени работы электростанции.

Новая выхлопная система Super-X, испытываемая в Калхэме, позволит компонентам будущих коммерческих токамаков прослужить намного дольше. Это должно значительно увеличить доступность электростанций, улучшить их экономическую жизнеспособность и снизить стоимость термоядерного электричества.

Испытания на Mast показали, как минимум, десятикратное снижение нагрева материалов с помощью системы Super-X.

Исследователи заявили, что эти результаты кардинально изменили перспективы создания термоядерных электростанций, которые могли бы обеспечивать доступную и эффективную электроэнергию. Термоядерный синтез может стать чистым и практически безграничным источником энергии, что особенно важно в условиях изменения климата.

• 10 лет ядерной катастрофе на «Фукусиме-1». Что происходит сейчас и каковы последствия?

Доктор Эндрю Кирк, ведущий научный сотрудник проекта модернизации Mast, сказал, что результаты эксперимента стали «моментом, к которому наша команда шла почти 10 лет».

«Мы разработали программу модернизации Mast, чтобы решить проблему выхлопа компактных термоядерных реакторов, и есть признаки того, что нам это удалось, — говорит Кирк. — Super-X снижает нагрев выхлопной системы от температуры паяльной лампы до температуры автомобильного двигателя. Это означает, что ее, возможно, придется менять только один раз за все время службы силовой установки».

Успех выхлопной системы для Mast поможет реализации планов по созданию прототипа термоядерной электростанции под названием Step в Великобритании. Ожидается, что она войдет в строй где-то в 2040-х годах.

Синтез и фантастика

Special issue
4

Синтез и фантастика

В 1985 году, в тот самый год, когда Генеральный секретарь Михаил Горбачев предложил Президенту Рональду Рейгану осуществить совместный международный проект в области термоядерной энергии, синтез сыграл скромную, но заслуживающую внимания роль в фильме, который соберет по всему миру многомиллионную аудиторию. Это фильм «Назад в будущее» (BacktotheFuture).

В одной из последних сцен фильма спортивный автомобиль, который путешествовал во времени благодаря «поточному двигателю» на плутониевом топливе, оборудован самым современным устройством — термоядерным генератором в форме кофемолки и под названием «Мистер Синтез».

Успешное укрощение термоядерной энергии фигурирует и в других экранных блокбастерах. Например, холодный синтез находится в центре интриги в шпионском триллере «Святой» (TheSaint (1997)), а также в фильме «Человек-паук II» (SpiderManII (2004)), где еще один «Доктор» («Doc» (Octavius)) обладает этой разрушительной силой. У супергероев вообще какие-то особые отношения с синтезом. Взять, к примеру, Железного Человека из одноименного фильма 2008 года (IronMan), в экзоскелет которого встроен миниатюрный термоядерный реактор, или Бэтмена из фильма «Темный рыцарь: возрождение легенды» (DarkKnightRises (2012)), который не дает злодею превратить экспериментальный термоядерный реактор в термоядерную бомбу.

Космический корабль с пассажирами в поисках обитаемых планет из блокбастера 2014 года Interstellar. Энергию обеспечивают компактные токамаки, которые также вырабатывают электричество.

Действие фильма Oblivion (затмение) (2013) переносит нас в 2077 год: прибрежные электростанции с термоядерными реакторами генерируют энергию для колоний, образованных на Титане, самой большой луне Сатурна. Впервые в кинематографе синтез рассматривается, как источник энергии, чья главная задача состоит в производстве электричества.

Задача эта главная, но не единственная. Многие годы ученые изучают возможность использования энергии синтеза для двигателей космических аппаратов. Например, НАСА (NASA) разрабатывает концептуальный аппарат под названием DiscoveryII (со ссылкой на фильм 2001 года «Космическая одиссея» (ASpaceOdyssey)), на основе небольшого сферической формы токамака, который способен вырабатывать достаточное количество энергии, чтобы космический корабль смог долететь до планеты Юпитер за сто дней. В концептуальном проекте энергия, производимая за счет реакций синтеза, может нагреть и выпустить топливо на высокой скорости и, таким образом, обеспечить тягу двигателя космического корабля для перемещения со скоростью 500 км/сек.

Дебют синтеза. Сцена из фильма 1985 года «Назад в будущее» (Back to the Future).

В мегахите прошлого года под названием Интерстеллар (Interstellar) главные герои, в поисках обитаемых планет за пределами нашей солнечной системы, путешествуют на борту космического корабля Endurance, работающего за счет термоядерной энергии. В каждом модуле судна имеется компактный токамак, который обеспечивает движение и генерирует электричество для всего корабля.

Создание колонии на Титане или поиск обитаемой планеты, скорее, вопрос далекого (и гипотетического) будущего. Однако в научно-фантастическом кино обращение к энергии синтеза близко к реалиям завтрашнего дня.

Ожидается, что США объявят о крупном прорыве в поисках энергии ядерного синтеза с нулевым выбросом углерода

Наука

Обновлено: 12 декабря 2022 г. / 18:56
/ Си-Би-Эс/АФП

Ученые совершают прорыв в области чистой энергетики

Ученые совершили прорыв в области чистой энергетики
01:37

Вашингтон  — Министерство энергетики США заявило в воскресенье, что объявит о «крупном научном прорыве» на этой неделе после того, как СМИ сообщили, что федеральная лаборатория недавно достигла важной вехи в исследованиях ядерного синтеза. В воскресенье Financial Times сообщила, что ученые из калифорнийской Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) добились «чистого прироста энергии» от экспериментального термоядерного реактора.

Это будет первый случай, когда исследователи успешно произвели больше энергии в реакции синтеза — того же типа, который питает Солнце, — чем было потреблено в процессе, что является потенциально важным шагом в погоне за энергией с нулевым выбросом углерода.

• Что такое ядерный синтез?

Представители Министерства энергетики и LLNL заявили AFP, что не могут комментировать или давать подтверждения в отношении отчета FT, но заявили, что министр энергетики США Дженнифер Грэнхольм «объявит о крупном научном прорыве» во вторник.

На этом изображении, предоставленном Национальным центром воспламенения (NIF) Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, показан залив NIF Target в Ливерморе, Калифорния.

Дэмиен Джемисон/Лоуренс Ливерморская национальная лаборатория/AP

Представитель LLNL добавил, что их «анализ все еще продолжается».

«Мы с нетерпением ждем возможности поделиться информацией во вторник, когда этот процесс будет завершен», — сказала она.

Реакция синтеза, давшая 120-процентный выигрыш в энергии, произошла за последние две недели, сообщает FT со ссылкой на трех человек, осведомленных о предварительных результатах.

The Washington Post позже сообщила, что два человека, знакомых с исследованием, подтвердили разработку, а старший научный сотрудник сказал газете: «Для большинства из нас это было лишь вопросом времени».

На этой иллюстрации, предоставленной National Ignition Facility (NIF) Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, изображена пуля-мишень внутри капсулы хольраума с лазерными лучами, проникающими через отверстия на обоих концах. Лучи сжимают и нагревают цель до необходимых условий для ядерного синтеза.

Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса/AP

Некоторые ученые считают ядерный синтез потенциальной энергией будущего, особенно потому, что он производит мало отходов и не производит парниковых газов.

«Если этот прорыв в области термоядерной энергии окажется правдой, он может изменить правила игры для всего мира», — написал в Твиттере член Конгресса от Калифорнии Тед Лью.

Синтез отличается от деления, метода, используемого в настоящее время на атомных электростанциях, путем слияния двух атомных ядер вместо расщепления одного.

Если этот прорыв в области термоядерной энергии окажется правдой, он может изменить правила игры в мире. https://t.co/bSeCnWCE19

— Тед Лью (@tedlieu) 11 декабря 2022 г.

Термоядерная установка LLNL размером с три футбольных поля состоит из почти 200 лазеров, которые бомбардируют крошечную точку высокими уровнями энергии, чтобы инициировать термоядерную реакцию.

• Ядерный синтез: внутри «самой сложной машины» в мире

Как ранее в этом году обнаружила корреспондент CBS News Хейли Отт, стремление использовать мощь ядерного синтеза для получения чистой энергии привело к одному из крупнейших и самых продолжительных совместные научные эксперименты в мире — эксперимент, который, как и проект LLNL, приобрел новую целесообразность в связи с глобальным энергетическим кризисом.

Отт посетил многомиллиардный термоядерный проект, известный как ИТЭР — что означает «путь» на латыни и является сокращением от «Международный термоядерный экспериментальный реактор» на юге Франции в этом году, где 35 стран работают вместе, чтобы попытаться взломать одну и ту же научную загадка, над которой США работают в LLNL в одностороннем порядке.

Некоторые из стран-участниц проекта ИТЭР, включая США, Россию, Китай, Индию, Южную Корею, Японию и страны Европейского Союза, часто сотрудничают, но некоторые из них являются главными противниками на мировой арене. .

Вторжение России в Украину вызвало беспрецедентный шквал санкций против Москвы, например, со стороны некоторых стран-партнеров, и в ответ Москва ограничила поставки природного газа в Европу, усугубив энергетический кризис.

Международный научный эксперимент родился в результате попытки снизить напряженность между Соединенными Штатами и Советским Союзом во время холодной войны, и совместный проект продолжался, несмотря на сохраняющуюся напряженность не только между США и Россией, но и Китаем. который также участвует.

В марте Белый дом объявил о плане ускорения коммерческого развития термоядерного синтеза в ближайшие десятилетия за счет продолжающихся инвестиций в ИТЭР и за счет внутренних проектов, подобных тому, что реализуется на объекте LLNL. Белый дом объявил о «потенциале весеннего синтеза, который произведет революцию в энергетической отрасли, помогая бороться с климатическим кризисом и удовлетворяя растущие потребности США и мира в электроэнергии».

Внутри экспериментальной лаборатории термоядерной энергии
05:38

«Из более чем 30 термоядерных компаний в мире две трети базируются в США, и большинство из них были основаны в последнее десятилетие», — отметил Белый дом. «Благодаря партнерству с этими компаниями у нас есть возможность поддерживать рост этих компаний в пределах наших границ и укреплять технологическое лидерство США в области термоядерного синтеза».

Комитет Сената по энергетике и природным ресурсам возглавляет сенатор Джо Мэнчин, посетивший объект ИТЭР в начале этого года. Комитет недавно провел слушания, чтобы изучить, как федеральное правительство может и дальше поддерживать коммерческое развитие термоядерной энергии.

«Гонка за термоядерный синтез — это также гонка за будущее глобальное лидерство», — сказал д-р Скотт С. Хсу, ведущий координатор по термоядерному синтезу в Управлении заместителя министра по науке и инновациям Министерства энергетики США. «Хотя термоядерный синтез уже давно пользуется международным сотрудничеством и должен продолжать это делать, не заблуждайтесь, термоядерный синтез теперь также является международным соревнованием. Бездействие сейчас может привести к тому, что США станут импортерами, а не экспортерами термоядерных технологий».

Изменение климата

Более

Более

В:
• Электричество
• Потребители энергии
• Изменение климата
• Атомная электростанция
• Нефть и газ
• Ядерный синтез

Впервые опубликовано 12 декабря 2022 г. / 6:04

© 2022 CBS Interactive Inc. Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять. Агентство Франс-Пресс внесло свой вклад в этот отчет.

Спасибо, что читаете CBS NEWS.

Создайте бесплатную учетную запись или войдите в систему
, чтобы получить доступ к дополнительным функциям.

Пожалуйста, введите адрес электронной почты, чтобы продолжить

Пожалуйста, введите действительный адрес электронной почты, чтобы продолжить

Холодный синтез Определение и значение

• Основные определения
• Викторина
• Связанное содержимое
• Примеры
• Культура

Показывает уровень обучения в зависимости от сложности слова.

Сохрани это слово!

См. синонимы для холодного синтеза на Thesaurus.com

Показывает уровень обучения в зависимости от сложности слова.

сущ.

гипотетическая форма ядерного синтеза, предположительно происходящая при относительно низких температурах и давлениях, таких как комнатная температура и одна атмосфера.

ВИКТОРИНА

ВЫ ПРОЙДЕТЕ ЭТИ ГРАММАТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИЛИ НАТЯНУТСЯ?

Плавно переходите к этим распространенным грамматическим ошибкам, которые ставят многих людей в тупик. Удачи!

Вопрос 1 из 7

Заполните пропуск: Я не могу понять, что _____ подарил мне этот подарок.

Происхождение холодного синтеза

Впервые записано в 1985–1990 гг. , бессердечный, холодный, Кольдиц

Dictionary.com Полный текст
На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc. 2022

Слова, относящиеся к холодному синтезу

синтез, термоядерная реакция, деление

Как использовать слово «холодный синтез» в предложении

• холодный юмор, отстраненный, эвфемистичный, лишенный всякой щедрости.

  Зажигательный роман Уэльбека изображает Францию ​​с президентом-мусульманином|Пьер Ассулин|9 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Мы балуемся дорогими соками холодного отжима и занятиями SoulCycle, оправдывая эти покупки инвестициями в свое здоровье.

  Как «Класс» Тэрин Туми стал последним увлечением фитнесом в Нью-Йорке|Лиззи Крокер|9 января 2015 г.|DAILY BEAST

• набор знаменитостей.

  Как «Класс» Тэрин Туми стал последним увлечением фитнесом в Нью-Йорке | Лиззи Крокер | 9 января, 2015|DAILY BEAST

• Страхами времен холодной войны можно манипулировать с помощью вводящего в заблуждение искусства, чтобы привлечь читателей к пугающим материалам.

  Как «Криминальное чтиво» спасло литературу|Венди Смит|8 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Вакцина доставляется через «вирус-носитель», который вызывает простуду у шимпанзе, но не поражает людей.

  Гонка за вакциной против Эболы|Эбби Хаглаге|7 января 2015 г. |DAILY BEAST

• Мадам де Кондильяк стояла и смотрела на него, ее лицо было спокойным, а взгляд холодным.

  Лето Св. Мартина|Рафаэль Сабатини

• Когда капитан глотком холодного чая успокоил его и усадил, он продолжил изучение книги.

  Великан Севера|Р.М. Ballantyne

• В одиночестве она иногда поднимала его и страстно целовала холодное стекло.

  Пробуждение и избранные рассказы|Кейт Шопен

• Такие глотки стараются, не так ли? На случай простуды; О да!

  Книжная полка для мальчиков и девочек; Практический план формирования характера, том I (из 17)|Разное

• Повернемся спиной к холодному мрачному северу, к влажному ветреному западу, к сухому испепеляющему востоку — на юг!

  Blackwood’s Edinburgh Magazine, Volume 60, No. 372, October 1846|Разное

Культурные определения холодного синтеза

холодный синтез

Слияние атомов водорода в гелий при комнатной температуре.